Yb-C-,60-填隙化合物電子結構研究.pdf

1、我們用X光電子能譜（XPS）詳細研究了C60和Yb化合過程中C ls，Yb4f和Yb4d芯態(tài)的變化。結果表明相純薄膜樣品的組分接近Yb2.75C60，相純樣品（Yb2.75C60） C ls峰位相對于純C60薄膜向低結合能方向移動～0.5 eV，半高寬變?yōu)榧s1.4 eV（以純C60的0.9 eV作參考）。XPS研究得到的Yb/C60化合物相純樣品組分與文獻中X射線晶體衍射（ XRD）研究結果基本相符。這兩個特征可用于相關工作的樣品表征。

2、Yb4f,4d XPS峰位與強度表明Yb與C60化合后的價態(tài)為Yb2+。
　　 使用角積分紫外光電子能譜（ AIUPS）對C60沉積到Yb薄膜上的相衍變研究表明，Yb6s電子非常容易轉移到C60的LUMO（最低未被填充分子軌道the lowest unoccupied molecular orbital）軌道上，從而說明Yb-C60的化合主要以離子性結合為主。在C60沉積量為亞單層時，我們在實驗中首次觀察到C60的LUMO+1軌

3、道也被部分填充。UPS譜線中沒有Yb3+存在的證據，即Yb與C60化合后的價態(tài)為+2價，與XPS的研究結果一致。
　　 我們測量了相純樣品Yb2.75 C60薄膜的角積分紫外光電子能譜（AIUPS），獲得了Yb2.75 C60的價帶電子態(tài)密度分布。Yb2.75 C60價帶是以～0.8 eV（結合能）為中心的一個寬峰，費米能級處沒有電子占據。因此，Yb2.75 C60是目前所知唯一的正常態(tài)UPS具有半導體特性的富勒烯超導化合物（如

4、果Yb2.75 C60是超導相的話）。研究結果還表明，在Yb-C60的結合中，至少有14％的的共價成分。
　　 我們用同步輻射光電子譜（SRUPS）研究了從純C60到Yb摻雜飽和為止的價帶衍變過程。實驗結果表明，在摻雜的任何階段（即對于任何可能存在的相），室溫時都是半導體性質。因此，無論超導相是Yb2.75 C60還是Yb4～5 C60，Yb摻雜的C60超導化合物在室溫條件下是半導體。（究竟是什么相能發(fā)生超導轉變，科學界還沒有認

5、識清楚，但Yb富勒烯中存在超導相已無疑義。）同時，在C60薄膜上摻雜過量的Yb時候，即形成Yb2.75 C60相后繼續(xù)摻雜Yb會形成不同于Yb2.75 C60的相，而且其中的LUMO+1也被部分填充。對于這些新的相的詳細信息尚需要別的實驗方法進一步的研究確定。
　　 利用同步輻射光電子譜測量結果，我們定量分析了Yb4f電子對實驗譜線的貢獻，從而得到精確的價帶電子態(tài)密度分布。在研究過程中還發(fā)現(xiàn)，在Yb2.75 C60中，HOMO和

6、HOMO-1的光電離截面振蕩周期與純C60中的情況相同，但振蕩幅度明顯小于后者。這些結果說明，對于稀土富勒烯，須盡量選擇能量在30eV以下光子以得到對價帶結構的初步認識（精確的認識還需要類似本文的擬合工作）。同時，在Yb2.75 C60中，觀察到的HOMO和HOMO-1的光電離截面振蕩現(xiàn)象，對深入理解C60及其化合物的光電離截面振蕩現(xiàn)象有一定的參考意義。
　　 本文第三、第四章的工作文獻中已有一些報道。我們的特色是研究得更詳細，